异步电动机调压调速系统
双闭环三相异步电机调压调速系统实验报告
“运动控制系统”专题实验r2 r2+Rs1 r2+Rs2 r2+Rs3sm sm1 sm2 s Tem图6-1整个调速系统采用了速度, 电流两个反馈控制环。
这里的速度环作用基本上与直流调速系统相同而电流环的作用则有所不同。
在稳定运行情况下, 电流环对电网振动仍有较大的抗扰作用, 但在起动过程中电流环仅起限制最大电流的作用, 不会出现最佳起动的恒流特性, 也不可能是恒转矩起动。
2.异步电机调压调速系统结构简单, 采用双闭环系统时静差率较小, 且比较容易实现正, 反转, 反接和能耗制动。
但在恒转矩负载下不能长时间低速运行, 因低速运行时转差功率全部消耗在转子电阻中, 使转子过热。
3.双闭环异步电机调压调速系统的机械特性。
转子变电阻时的机械特性:3.三相异步电机的调速方法三种类型: 转差功率消耗型: 调压、变电阻等调速方式, 转速越低, 转差功率消耗越大。
转差功率馈送型: 控制绕线转子异步电机的转子电压, 利用转差功率可实现调节转速的目的。
如串级调速。
转差功率不变型：转差功率很小, 而且不随转速变换, 如改变磁极对数调速, 变频调速。
1）定子调压调速当负载转矩一定时, 随着电机定子电压的降低, 主磁通减少, 转子感应电势减少, 转（2）空载电压为200V时n/(r/min) 1281 1223 1184 1107 1045I G/A 0.10 0.11 0.12 0.13 0.13U G/V 182 179 176 166 157 M/(N·m) 0.2265 0.2458 0.2636 0.2814 0.28312.闭环系统静特性n/(r/min) 1420 1415 1418 1415 1416 1412I G/A 0.11 0.14 0.16 0.19 0.21 0.26U G/V 203 200 201 200 200 199 M/(N·m) 0.2394 0.2795 0.3080 0.3777 0.3496 0.4482 静特性曲线:3.与开环机械特性比较, 闭环静特性比开环机械特性硬得多, 且随着电压降低, 开环特性越来越软。
(完整版)异步电动机变频调速系统..
《自动控制元件及线路》课程实习报告异步电动机变频调速系统1.4.1 系统原理框图及各部分简介本文设计的交直交变频器由以下几部分组成，如图1.1所示。
图1.1 系统原理框图系统各组成部分简介：供电电源：电源部分因变频器输出功率的大小不同而异，小功率的多用单相220V，中大功率的采用三相380V电源。
因为本设计中采用中等容量的电动机，所以采用三相380V电源。
整流电路：整流部分将交流电变为脉动的直流电，必须加以滤波。
在本设计中采用三相不可控整流。
它可以使电网的功率因数接近1。
滤波电路：因在本设计中采用电压型变频器，所以采用电容滤波，中间的电容除了起滤波作用外，还在整流电路与逆变电路间起到去耦作用，消除干扰。
逆变电路：逆变部分将直流电逆变成我们需要的交流电。
在设计中采用三相桥逆变，开关器件选用全控型开关管IGBT。
电流电压检测：一般在中间直流端采集信号，作为过压，欠压，过流保护信号。
控制电路：采用8051单片机和SPWM波生成芯片SA4828，控制电路的主要功能是接受各种设定信息和指令，根据这些指令和设定信息形成驱动逆变器工作的信号。
这些信号经过光电隔离后去驱动开关管的关断。
1.4.2 变频器主电路方案的选定变频器最早的形式是用旋转发电机组作为可变频率电源，供给交流电动机。
随着电力半导体器件的发展，静止式的变频电源成为了变频器的主要形式。
静止式变频器从变换环节分为两大类：交-直-交变频器和交-交变频器。
1.交-交型变频器：它的功能是把一种频率的交流电直接变换成另一种频率可调电压的交流电（转换前后的相数相同），又称直接式变频器。
由于中间不经过直流环节，不需换流，故效率很高。
因而多用于低速大功率系统中，如回转窑、轧钢机等。
但这种控制方式决定了最高输出频率只能达到电源频率的1/3～1/2,所以不能高速运行。
2.交-直-交型变频器：交-直-交变频器是先把工频交流通过整流器变成直流，然后再直流变换成频率电压可调的交流，又称间接变频器，交-直-交变频器是目前广泛应用的通用变频器。
异步电动机调压调速系统
（5-4）
Tema x 21Rs
3npUs2 Rs212(LlsL'lr)2
（5-5）
由图5-4可见，带恒转矩负载工作时， 普通笼型异步电机变电压时的稳定工作点 为 A、B、C，转差率 s 的变化范围不超 过 0 ~ sm ，调速范围有限。如果带风机类 负载运行，则工作点为D、E、F，调速范 围可以大一些。
U TVC——双向晶闸管交流调压器
n2
A A’ 闭环变压调速系统的近似动态结构图
’’ 现代带电流闭环的电子控制软起动器可以限制起动电流并保持恒值，直到转速升高后电流自动衰减下来（图5-12中曲线c），起动时间
也短于一级降压起动。
U 根采变据用化图 普 时5通静-6异差a所步率示电很的机大原的（理变见图电图，压5-5可调）以速，画时开，出环调静控速态制范结很围构难很图解窄，决，如这采图个5用矛-7高所盾转示。子。电阻的力矩电机可以增大*n调3速范围，但机械特性又变软，因而当负载
为此，对于恒转矩性质的负载，要求调 速范围大于D=2时，往往采用带转速反馈 的闭环控制系统（见图5-6a）。
1. 系统组成
~
+
U*n +
GT ASR Uc
Un
M 3~
n
T-G-
a)原理图
图5-6 带转速负反馈闭环控制的交流变压调速系统
2. 系统静特性 异步电机近似的传递函数
由图5-4可见，带恒转矩负载工作时，普通笼型异步电机变电压时的稳定工作点为 A、B、C，转差率 s 的变化范围不超过 0 ~ sm ，
ua VT2
a)
ub
VT3
uc
Ua0 a
b 0
c 负载
•型接法
ia ua b) ub
简述交流异步电动机变压调速系统的特点及应用场合
简述交流异步电动机变压调速系统的特点及应用场合交流异步电动机变压调速系统是一种常见的电动机调速控制系统，其特点和应用场合如下：特点：1. 变压调速系统采用变压器来调整电动机的输入电压，从而实现调速控制。
通过调整输入电压，可以改变电动机的转速，从而满足不同工况下的需求。
2. 交流异步电动机变压调速系统结构简单，成本低廉。
相比其他调速方法，如变频调速系统，变压调速系统的设备和维护成本较低。
3. 变压调速系统的调速响应速度较快，精度较高，可在短时间内实现从低速到高速的平稳调速。
4. 变压调速系统的稳定性较强，适用于工况变化较大的场合。
由于其调速控制是通过调整输入电压实现的，所以对负载的适应性较好。
应用场合：1. 工业生产线：交流异步电动机变压调速系统常用于工业生产线上，如输送带、搅拌设备、风机等。
由于生产线上的负载和工况经常变化，变压调速系统能够快速、稳定地满足不同负载要求。
2. 电梯系统：电梯是一个需要精确调速的系统，交流异步电动机变压调速系统可根据电梯载重情况和乘客需求来调整电梯的运行速度，提高乘坐的舒适性和安全性。
3. 污水处理系统：污水处理系统中的泵和风机需要根据进水量和水质变化来调整运行速度，以保证处理效果。
交流异步电动机变压调速系统能够根据实时需求来调整设备的转速，提高处理效率。
4. 能源系统：交流异步电动机变压调速系统可用于风力发电机组和太阳能跟踪系统中，根据天气条件和电网负荷情况来调整发电设备的转速，最大限度地利用风能和太阳能资源。
总之，交流异步电动机变压调速系统具有调速响应快、稳定性强、成本低廉等特点，广泛应用于工业生产线、电梯系统、污水处理系统和能源系统等场合。
它为各种设备和系统的调速控制提供了可靠的解决方案。
交流异步电机调速系统实验报告
交流异步电机调速系统实验报告引言在电力系统中，电机调速是一个非常重要且复杂的问题。
随着技术的不断发展，异步电机调速系统成为了广泛应用的一种方案。
本实验旨在通过搭建和调试一个交流异步电机调速系统，来研究其调速性能和控制策略。
实验目的1.理解交流异步电机调速系统的工作原理；2.掌握电机调速系统的基本组成和实验搭建方法；3.研究不同控制策略对电机调速性能的影响；4.分析实验结果，评价不同控制策略的优劣。
实验原理1.异步电机工作原理：异步电机由主电路和励磁电路组成。
主电路中的三相对称电压产生一个旋转磁场，而励磁电路中的电压和电流则产生感应转子电动势和转矩，使得电机运转起来。
2.异步电机调速原理：异步电机调速主要通过控制转子电阻、定子电压以及改变电机的励磁电流来实现。
常见的调速方法有直接转矩控制(DTC)、矢量控制(VC)等。
实验设备和步骤1.实验设备：–交流异步电动机–实验控制器–电压调节器–电流测量仪–速度测量仪–控制软件2.实验步骤：1.搭建电机调速系统的硬件连接，确保各设备按照要求连接并接通电源。
2.在控制软件中选择合适的控制策略，并设置调速参数。
3.运行实验控制器，观察电机的调速性能，并记录实验数据。
4.根据实验数据分析电机的调速性能，并评价不同控制策略的优劣。
实验结果分析根据实验数据，我们可以得出以下结论：1.不同控制策略对电机调速性能的影响：–直接转矩控制(DTC)可以实现较好的转矩和速度响应，但对转子电阻参数变化较为敏感。
–矢量控制(VC)具有较好的转矩和速度响应特性，并且对转子电阻参数变化不敏感。
2.不同电机负载对调速系统的影响：–在轻载情况下，不同控制策略的性能相对较为接近。
–在重载情况下，矢量控制(VC)表现出较好的调速稳定性和承载能力。
结论本实验通过搭建和调试交流异步电机调速系统，研究了不同控制策略对电机调速性能的影响，并分析了不同负载下的调速系统性能。
通过实验结果，我们得出了以下结论：1.矢量控制(VC)相比直接转矩控制(DTC)具有更好的转矩和速度响应特性，且对转子电阻参数变化不敏感。
异步电机调压调速系统的matlab仿真代码
异步电机调压调速系统的matlab仿真代码异步电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于各个领域的工业控制系统中。
在工业生产中，对异步电机的调压调速系统进行仿真设计可以帮助工程师们更好地理解电机的工作原理，并且优化控制算法，提高电机的性能和效率。
本文将根据异步电机调压调速系统的需求，介绍如何使用Matlab进行仿真设计。
异步电机调压调速系统主要包括三个部分：电机模型、调速控制器和电源电压。
首先，我们需要建立电机的模型。
在Matlab中，我们可以使用Simulink来搭建电机模型。
在搭建电机模型之前，我们需要明确电机的参数，例如额定功率、额定转速、定子电阻、定子电感、转子电阻、转子电感等。
根据这些参数，我们可以使用Simulink中的“Synchronous Machine”模块来搭建电机模型。
通过调整模块的参数，我们可以设定电机的额定功率和转速。
此外，我们还可以通过添加噪声、扰动等，模拟电机在实际工况下的运行情况。
接下来，我们需要设计调速控制器。
常见的调速控制算法有PID控制、模糊控制、自适应控制等。
在Matlab中，我们可以使用Simulink中的“PID Controller”模块来实现PID控制算法。
在使用PID控制器模块之前，我们需要根据电机的特性调整控制器的参数，例如比例系数、积分时间和微分时间。
通过不断调整参数和观察仿真结果，我们可以优化控制器的性能，实现电机的稳定调速。
最后，我们需要模拟电源电压对异步电机的影响。
在实际应用中，供电电压的波动会对电机的转速和输出功率产生影响。
在Matlab中，我们可以通过添加波动的直流电压源来模拟这种影响。
通过调整电压源的幅值和频率，我们可以观察电压波动对电机转速和输出功率的影响。
这对于调压调速系统的设计和优化非常重要。
在完成上述步骤后，我们可以对整个异步电机调压调速系统进行仿真。
通过控制器和电源电压的输入，我们可以观察电机的转速、输出功率和电流等参数的变化情况。
5.3 异步电动机的变压变频调速解析
5.3.2 变压变频调速时的机械特性 式（5-5）已给出异步电机在恒压恒频正弦 波供电时的机械特性方程式 Te= f (s)。 当采 用恒压频比控制时，可以改写成如下形式：
Us s1 Rr' Te 3np ( sR R ' ) 2 s 2 2 ( L L' ) 2 （5-28） s r 1 ls lr 1
对于直流电机，励磁系统是独立的，只要 对电枢反应有恰当的补偿， m 保持不变 是很容易做到的。 在交流异步电机中，磁通 m 由定子和转 子磁势合成产生，要保持磁通恒定就需要 费一些周折了。
• 定子每相电动势
Eg 4.44 f1Ns kNS Φm
（5-11）
式中：Eg —气隙磁通在定子每相中感应电动势的有 效值，单位为V； f1 —定子频率，单位为Hz；
2
• 特性分析 当s很小时，可忽略上式分母中含s各项，则
U s s1 Te 3np R' s r 1
2
（5-29）
s1
Rr'Te Us 3n p 1
2
10 R T 60 n sn1 s1 2 n p n
阻抗压降所占的份量就比较显著，不再能
忽略。这时，需要人为地把电压 Us 抬高一
些，以便近似地补偿定子压降。
带定子压降补偿的恒压频比控制特性示
于下图中的 b 线，无补偿的控制特性则为a 线。
• 带压降补偿的恒压频比控制特性
Us
UsN
b —带定子压降补偿
a —无补偿
O
f 1N
图5-9 恒压频比控制特性
2
Eg R s1 Rr' 3np R '2 s 2 2 L'2 s 1 lr 1 r
基于单片机的异步电动机调压调速系统设计
图 ２ 单 片 机 控 制 的 调 压 调 速 系 统 图
基 金 项 目： 徽 高 校 省级 自然 科 学 研 究 项 目 （ Ｊ ０ １ ０ １ ； 徽科 技 学 院 自然 科 学研 究项 目（ Ｒ ２ １ ２ ５ ： 徽 科 技 学 院 重 点 安 Ｋ ２ １Ｚ ８ ） 安 Ｚ Ｃ ００６ ） 安 建设 学科 支持 项 目（ Ｋ Ｋ ０ ０ — ） Ａ Ｘ ２ １２ ５ 作者简介： 范智 平 （ ９ ３ ） 女 ， １ ８ 一 ， 内蒙 古 锡 林 郭 勒 人 ， 士 ， 硕 助教 ， 研究 方 向 为机 电与 车 辆 工 程 。
实 现对 异 步 电动 机 转 速 的 调 节 ． 速 性 能 更 加 完 善 。 调 关 键 词 ： 片机 ； 压 调 速 ； 步 电动 机 单 调 异 中 图分 类 号 ： Ｍ３ ３ Ｔ ４ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： ６ ３ １ ８ （ ０ ２ ０ — １ ０ ０ １７ — ９ ０ ２ １ ）４ ０ ２ — ３
在高 速输 出通 道 口上 产生 脉 冲信 号 ［ ２ ］
主 程序 ： 完成 系统 变量 的初 始化 晶闸管触 发 脉 冲发 生 时序逻 辑程 序 ：晶 闸管触 发 只需 获得触 发 移相角 和 同步信 号 即可 Ａ Ｄ 采 样 程 序 ：此 程 序 包 括 给 定 和 反 馈 的 速 ／
第 ｌ ４卷 第 ４期
重 庆科 技学 院 于 单片 机 的 异 步 电动 机调 压 调 速 系统 设 计
范 智 平 国 海 李 忠 芳
（ 安徽 科技 学 院， 州 ２ ３０ ） 滁 ３ １０
摘
要 ： 绍 以 单 片 机 ８Ｃ１６为 控 制 核 心 的 异 步 电 动 机 调 压 调 速 系 统 设 计 及 实 现 。该 系 统 通 过 电力 电子 器 件 组 合 介 ０ ９
异步电机调压调速系统的matlab仿真代码
异步电机调压调速系统的matlab仿真代码一、引言异步电机调压调速系统是工业控制领域中的一个重要研究方向，其应用范围广泛，包括电动汽车、风力发电等。
本文将介绍异步电机调压调速系统的matlab仿真代码。
二、异步电机模型1. 模型简介异步电机是一种常见的交流电动机，其转子和定子之间没有直接的电连接。
异步电机的转速受到供电频率和负载转矩的影响。
在matlab中，可以使用simscape库中的Asynchronous Machine模块来建立异步电机模型。
2. 建立模型在matlab中，打开simscape库并选择Asynchronous Machine模块。
将该模块拖入工作区，并设置参数，如额定功率、额定转速等。
然后连接输入端口和输出端口以完成建模。
三、PID控制器设计1. 控制器简介PID控制器是一种常见的反馈控制器，通过比较设定值和实际值之间的差别来计算控制信号。
在matlab中，可以使用Control System Toolbox库中的PID Controller对象来设计PID控制器。
2. 设计方法首先需要确定调节参数Kp、Ki和Kd。
可以使用试错法或者自适应控制方法来确定这些参数。
然后在matlab中使用PID Controller对象，并设置控制器参数。
四、调压调速系统仿真1. 系统简介异步电机调压调速系统是由异步电机、PID控制器和电源等组成的一个闭环控制系统。
其目的是通过控制电机的转速和电压来实现负载转矩的精确控制。
2. 仿真方法在matlab中，可以使用Simulink库来建立异步电机调压调速系统模型。
将异步电机模型和PID控制器模型连接起来，并添加输入信号和负载转矩信号。
然后运行仿真，并分析结果。
五、总结本文介绍了异步电机调压调速系统的matlab仿真代码，包括建立异步电机模型、设计PID控制器以及建立闭环控制系统模型并进行仿真。
这些内容对于工业控制领域的研究和应用具有重要意义。
1、调压调速系统
3n
pU
2 s
Rr'
s
2
s2
Rs2s2
2sRs Rr'
Rr' 2
（3）当s很小时，忽略分母中含s各项
Te
3n
pU
2 s
s
1Rr'
s
转矩近似与s成正比，机械特性近似为直线
Te 1 12
Lls L'lr
3n
pU
2 s
Rr'
s
2
s2
Rs2s2
2sRs Rr'
根据电机学原理，异步电动机的电磁功率为
Pm
Tem1
Te1
np
Te
np(1
s)
电机的转差功率为
PS sPm
（1-4） （1-5）
不同性质负载的转矩可用下式表示
TL Ca
式中C为常数，
（1-6）
0、1、2 分别代表恒转矩负载、与转速成比例的负载和与转速的平
方成比例的负载（风机、泵类等）。
由电机原理可知，电动机的电磁转矩与定子电压的平方成正比。
由于受电动机绝缘和磁路饱和的限制，定子电压只能降低，不能 升高，故又称作降压调速。
晶闸管交流调压器的主电路接法有以下几种方式，如图1-1所示:
SCR KS
MI
MI
a) 电机绕组Y联接时的三相分支双向电路
VD
SCR
MI b) 电机绕组Y联接时的三相分支单向电路
(2) 转折点：
对s求导，并令
dTe 0 ds
可得：
最大转矩，又称临界转矩
4章 交流异步电动机变频调速系统
为交流异步电动机转矩系数，其中Nr为转子绕组有效匝数；
φr为转子功率因数角。
可见，转矩控制的困难体现在以下几点： T T ① m 是由定子电流is iA , iB , iC 和转子电流 ir ia , ib , ic 共同产生的，它的
空间位置相对于定子和转子都是运动的。 ② m 与 I r 是两个相互耦合的变量，且 I 对于一般的鼠笼形异步电机是无法 r ③ r 是与转速相关的时变量（与转差s有关）， 且当电机运行时转子电阻 Rr 随温度变化而变化， Te 也随之变化。除此以外，式中的 Te 只是平均转矩的概念， 对平均转矩的控制已十分困难了，更何况瞬时转矩。对转速的控制实质上就是 对转矩的控制，转矩控制的困难是实现交流电机高性能调速的主要障碍，也是 过去限制交流调速系统获得广泛应用的主要原因。 2）调速装置中器件发展的限制：调速装置中两大组成部件是主电路和控制电路。 主电路中的主要器件—电力电子功率器件在近五十年来更新换代了五代之多，以 适应变频调速（PWM脉宽调制）的需要。控制电路中的主要器件—微处理器在 近二十年中运算速度提高了数倍，以适应高性能变频调速复杂算法的需要。交流 调速系统的发展依赖于新型电力电子器件的应用、微电子技术的发展。
直流调速系统中各部分分别为5%，40%和55%，而交流调速系统中各部分分别 为10%，60%和30%。特别是当功率大于500 kW，交流调速系统的成本比直流 调速系统的成本明显降低。 4.1.2交流电动机的调速方法及其主要应用领域 1．交流电动机的调速方法 由电机学可知，交流电动机的同步转速表达式为 60 f s （4.6） ns np ns 为同步转速。 式（4.6）中，np为电机极对数；fs为电机定子供电频率； (1) 同步电动机的调速方法 可见，均匀地改变同步电动机的定子供电频率fs，就可以平滑地调节电动机
完整版《三相异步电动机变频调速系统设计》
完整版《三相异步电动机变频调速系统设计》三相异步电动机变频调速系统是一种应用广泛的电机控制系统，通过对电机的供电频率和电压进行调整，实现电机的调速功能。
本文将对三相异步电动机变频调速系统进行详细的设计。
1.系统结构三相异步电动机变频调速系统主要由电机、变频器和控制系统三部分组成。
电机作为执行元件，接受变频器输出的电压和频率进行运行；变频器则负责将输入的电网电压和频率转换为适合电机运行的电压和频率；控制系统则完成对变频器的控制和监测，实现对电机的精确调速。
2.硬件设计在硬件设计方面，需要选择适合电机的变频器和控制器，并完成相应的接线和连接。
变频器通常需要选择带有电压和频率调节功能的型号，以满足不同工作条件下的电机要求。
控制器则需要选择具备快速响应和稳定性能的型号，以确保系统的准确调速。
3.变频器参数设置变频器的参数设置对于电机的工作性能影响较大。
在设置参数时，首先需要根据电机的额定功率和工作特性确定变频器的额定输出功率。
同时，还需要根据电机的额定电压和额定转速设置变频器的额定输出电压和额定输出频率。
此外，还需要根据电机的负载特性设置变频器的过载保护和反馈调节参数。
4.控制系统设计控制系统的设计主要包括速度信号检测、计算和反馈控制三个步骤。
速度信号检测可以通过安装编码器或霍尔传感器等装置实现。
根据检测到的速度信号，控制系统可以计算出电机的当前转速，并与设定的目标转速进行比较，得到误差信号。
通过对误差信号进行PID控制，控制系统可以调整变频器的输出频率和电压，以实现对电机转速的控制。
5.保护措施设计三相异步电动机变频调速系统在运行过程中需要考虑到一些保护措施，以防止电机过载、短路等故障。
常见的保护措施包括过载保护、过流保护、过热保护和失速保护等。
通过在控制系统中添加相应的保护逻辑和监测装置，可以及时发现并处理电机故障，保证系统的安全运行。
总之，三相异步电动机变频调速系统设计涉及到硬件设计、变频器参数设置、控制系统设计和保护措施设计等方面。
双闭环三相异步电动机调压调速系统设计
双闭环三相异步电动机调压调速系统设计引言：异步电动机的转速恒小于旋转磁场的转速n1，只有这样，转子绕组才能产生电磁转矩，使电动机旋转。
如果n=n1，转子绕组与定子磁场之间无相对运动，则转子绕组中无感应电动势和感应电流产生，可见n<n1是异步电动机工作的必要条件。
由于电动机转速n与旋转磁场转速n1不同步，故称为异步电动机。
一、三相异步工作原理三相绕组接通三相电源产生的磁场在空间旋转，称为旋转磁场。
转速的大小由电动机极数和电源频率而定。
旋转磁场的转速n1称为同步转速。
它与电网的频率f1及电机的磁极对数p的关系为：n1=60f1∕p对于可调速的电力拖动系统，工程上往往把它分为直流调速系统和交流调速系统两类。
所谓交流调速系统，就是以交流电动机作为电能—机械能的转换装置，并对其进行控制以产生所需要的转速。
交流异步电动机机械特性的参数表达式如下：变压调速是异步电动机调速方法中的一种，由三相异步电动机机械特性参数表达式可知，当异步电动机等效电路的参数不变时，在相同点的转速的平方成正比，因此，改变定子外加电压就可下，电磁转矩与定子电压以机械特性的函数关系，从而改变电动机在一定负载转矩下的转速。
本实验即采用定子调压调速系统，就是在恒定交流电源与交流电动机之间接入晶闸管作为交流电压控制器，即改变定子电压调速。
如下图画出了定>子电压为、、 (时的机械特性。
1 / 17sab 通风机负载特c”Ua1Sm n m b' 'c '>U'U>U11”T ema T L x二、设计流程:1电动机的选型假设电动机工作于普通机床主轴传动系统中，设定最大转速为，可选出电动机型参数如下：1440r/min12A 满载时定子电流：Y132S-4 额定功率：5.5KW 型号：0.84 满载时功率因数：满载时效率：85.5% 满载时转速：1440r/min2.2N.m /额定转矩：/额定电流：7A 堵转转矩堵转电流210mm 定子外径：115mm 气隙长度0.4mm 铁芯长度：1-0.9mm -d：136mm定子内径：定子线规根数1~9mm 绕组形式：单层交叉节距：47每槽线数：Z1/Z2:36/32 定转子槽数系统结构确定如图所示2 / 172主电路设计：2.1晶闸管的选择晶闸管选择主要根据变流器的运行条件，计算晶闸管电压、电流值，选出晶闸管的型号规格。
异步电动机采用调压调速时
异步电动机采用调压调速时，由于同步转速不变和机械特性较硬，因此对普通异步电动机来说其调速范围很有限，无实用价值，而对力矩电动机或绕线式异步电动机在转子中串入适当的电阻后是机械特性变软后，其调速范围有所扩大，但在负载或电网电压波动情况下，其转速波动严重，为此长采用双闭环调速系统。
双闭环三相异步电动机调压调速系统的主电路由三相晶闸管交流调压器及三相绕线式异步电动机组成。
控制部分由“电流调节器”，“速度变换”，“触发电路”，“正桥功放”等组成。
其系统原理框图如图所示。
整个调速系统采用了速度，电流两个反馈控制环。
这里的速度环作用基本上与直流调速系统想同，而电流环的作用则有所不同。
在稳定运行的情况下，电流环对电网扰动仍有较大的抗绕作用，但在启动过程中电流环仅起限制最大电流的作用，不会出现最佳启动的恒流特性，也不可能是恒转矩启动。
异步电动机调压调速系统结构简单，采用双闭环系统时静差率较小，且比较容易实现正，反转和能耗制动。
但在恒转矩负载下不能长时间低速运行，因为低速运行时转差率功率Ps=SPm全部消耗在转子电阻中，会使转子过热。
222222交流调速调压系统的电气原理图如图所示。
交流调压调速系统的仿真模型如图所示。
下面介绍各部分的建模与参数设置过程。
1.系统的建模和模型参数设置（1）主电路的建模和参数设置由图可见，主电路由三相对称交流电压源，晶闸管三相交流调压器，交流异步电动机，电动机信号分配器等部分组成。
此处着重讨论晶闸管三相交流调压器，交流异步电动机，电动机测试信号分配器的建模和参数设置问题。
@1晶闸管三相交流调压器的建模和参数设置。
晶闸管三相交流调压器通常是采用三对反并联的晶闸管元件组成，单个晶闸管采用“相位控制”方式，利用电网自然换流。
图（）所示为晶闸管三相交流调压器的仿真模型及模块符号。
图（）所示为三相交流调压器中的晶闸管元件的参数设置情况。
在图（）中我们是用单个晶闸管元件按三相交流调压的接线要求建成仿真模型的，单个晶闸管元件的参数设置仍然遵循晶闸管整流桥的参数设置原则。
异步电机调压调速原理
异步电机调压调速原理异步电机是一种常见的电动机类型，其调压调速原理是通过改变电源的电压和频率来控制电机的转速和负载。
这种调压调速方式广泛应用于工业生产和家庭电器等领域，具有调速范围广、控制精度高等优点。
异步电机的调压调速原理基于电机的转子和定子之间的电磁感应。
当定子绕组通电时，会产生一个旋转磁场，而转子则由于感应电动势的作用而产生转动。
电机的转速与电源的频率成正比，在额定电压下，电机的转速是固定的。
因此，要实现调速，就需要改变电源的电压和频率。
在调压调速系统中，通常使用变压器来改变电源的电压。
通过改变变压器的接线方式，可以实现对电机的调压。
当需要降低电机转速时，可以将变压器的绕组切换到较高的电压端；当需要提高电机转速时，可以将变压器的绕组切换到较低的电压端。
这样，通过改变电源的电压，可以实现对电机转速的调节。
除了调压外，调速系统还需要改变电源的频率。
在传统的调速系统中，通常使用机械式调速装置，通过改变电源的频率来改变电机的转速。
然而，这种方式通常比较复杂且成本较高。
近年来，随着电子技术的发展，越来越多的调速系统采用变频调速技术。
变频调速技术是一种通过改变电源的频率来控制电机转速的方法。
在变频器中，电源的交流电先经过整流器变成直流电，然后经过逆变器变成可调频率的交流电。
通过改变逆变器的输出频率，可以实现对电机转速的调节。
变频调速具有调速范围广、控制精度高、运行平稳等优点，已经成为现代调速系统中最常用的调速方式之一。
在实际应用中，异步电机的调压调速系统通常由电源、变压器、变频器和电机等组成。
通过控制变压器和变频器的工作状态，可以实现对电机的精确调速。
此外，还可以通过反馈控制系统来实现闭环控制，提高系统的稳定性和控制精度。
异步电机的调压调速原理是通过改变电源的电压和频率来控制电机的转速和负载。
调压调速系统通常由变压器、变频器和电机等组成，通过控制这些设备的运行状态和参数，可以实现对电机的精确调速。
这种调压调速方式已经在工业生产和家庭电器等领域得到广泛应用，为各种设备的运行提供了便利和灵活性。
笼型异步电动机变压变频调速系统转差功率不变型系统
交流调速系统概述
• 由于直流电机具有电刷和换相器，因而必 须经常检查维修、换向火花使直流电机的 应用环境受到限制、以及换向能力限制了 直流电机的容量和速度等缺点日益突出起 来，因此交流拖动控制系统已经成为当前 电力拖动控制的主要发展方向。
（6-1）
制好 Eg 和 f1 ，便可达到 式中：Eg —气隙磁通在定子每相中感应电动势的有 控制磁通m 的目的，对 效值，单位为V； 此，需要考虑基频（额定 f1 —定子频率，单位为Hz； 频率）以下和基频以上两 Ns —定子每相绕组串联匝数； 种情况。 kNs —基波绕组系数；
m —每极气隙磁通量，单位为Wb。
U s1 0 n Te 3np s s 0 ' R 1 r
2
Temax
Te
示。
1
Temax
Te
图6-3 恒压恒频时异步电机的机械特性
6.2.2 基频以下电压-频率协调控制时 的机械特性
Us s1 Rr' Te 3np （6-4） ' 2 2 2 ' 2 1 ( sRs Rr ) s 1 ( Lls Llr )
2. 恒 Eg /1 控制
Eg 4.44 f1Ns kNS Φm
如果在电压－频率协调控制中，恰当地 提高电压 Us 的数值，使它在克服定子阻 抗压降以后，能维持 Eg /1 为恒值（基频 以下），则由式（6-1）可知，无论频率
三相异步电动机的七种调速方式
三相异步电动机的七种调速方式介绍一下三相异步电动机的七种调速方式及其特点,指明其适用的场合、情况。
三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s)从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的。
从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。
在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。
改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。
从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法（如串级调速等）。
有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。
一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。
一、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。
本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
二、变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。
变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。
其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。
三相异步电机变频调速的工作原理
三相异步电机变频调速的工作原理1.基本原理：三相异步电机是通过电磁感应的原理产生转动力的，其转速与供电频率成正比。
变频调速就是通过改变电机的供电频率，来改变电机的转速。
2.变频器：变频调速系统的核心是变频器，也称为交流变频调速器。
它由整流器、滤波器、逆变器、控制电路等组成。
变频器可以将输入的固定频率、固定电压的交流电能转换成可变频率、可调电压的交流电能。
3.电压变频调速：在电压变频调速中，变频器通过提供可调的电压来改变电机的供电电压，进而控制电机的转速。
变频器会根据控制信号，调整输出电压的频率和幅值，使得电机的转速与所需的转速匹配。
4.频率变频调速：在频率变频调速中，变频器通过改变电机的供电频率来控制电机的转速。
变频器会通过改变输入电压的频率，改变电机的额定转速。
例如，如果输入电压的频率为50Hz，变频器将其转换为30Hz，电机的转速将降低为原来的60%。
5.闭环控制系统：为了实现精确的调速，变频调速系统通常采用闭环控制方法。
这种方法通过在电机轴上安装编码器等位置传感器，将电机的实际转速反馈给控制系统。
控制系统会根据设定的转速和实际转速之间的误差，调整变频器的输出，使得实际转速接近设定转速。
6.调速特性：三相异步电机变频调速具有良好的调速特性。
在负载变化较小的情况下，调速范围广，调速精度高。
同时，变频调速系统还具有起动电流小、起动冲击小、能耗低等特点。
总结起来，三相异步电机变频调速是通过改变电机的供电频率来调节电机的转速的方法。
其核心是变频器，通过调整电压或频率来控制电机的供电，同时采用闭环控制系统实现精确的调速。
该方法具有调速范围广、调速精度高等特点，广泛应用于工业生产和交通运输等领域。
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摘要随着工业的不断发展，电动机的需求会越来越大，电动机的应用越来越广泛，电动机的操作系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化工业、家庭生活和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使人们的生活质量有了大幅度的提高，摆脱了人力劳作的模式。
而电动机主要应用于工业生产的自动化操作中是电动机的主要应用之一，因此本课程设计课题将主要以在工业中电动机调速方法的应用过程可能用到的各种技术及实施方案为设计方向，为工业生产提供理论依据和实践指导。
关键词：异步电动机调速调压目录摘要 (1)第1章绪论 (3)第2章异步电动机调压调速系统的组成及工作原理 (5)2.1 概述 (5)2.2 异步电动机调压调速系统的组成 (5)2.3 异步电动机调压调速系统的工作原理 (6)第3章异步电动机调压调速系统 (9)3.1 调速简介 (9)3.2 电动机的调速指标 (9)3.3 晶闸管交流调压器（TVC） (11)第4章开环调压调速系统的仿真设计 (14)4.1 交流调压仿真程序 (14)4.2 各部分参数设置 (14)4.3 仿真图 (15)第5章心得体会 (16)参考文献 (17)第1章绪论在电气时代的今天，电动机在工农业生产、人们日常生活中起着十分重要的作用。
直流电机是最常见的一种电机，在各领域中得到广泛应用。
研究直流电机的控制和测量方法，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。
电机调速问题一直是自动化领域比较重要的问题之一。
不同领域对于电机的调速性能有着不同的要求，因此，不同的调速方法有着不同的应用场合。
在实际应用中，电动机作为把电能转换为机械能的主要设备，一是要具有较高的机电能量转换效率；二是应能根据生产机械的工艺要求控制和调节电动机的旋转速度.电动机的调速性能如何对提高产品质量、提高劳动生产率和节省电能有着直接的决定性影响。
因此,调速技术一直是研究的热点。
长期以来,直流电动机由于调速性能优越而掩盖了结构复杂等缺点广泛的应用于工程过程中。
直流电动机在额定转速以下运行时,保持励磁电流恒定,可用改变电枢电压的方法实现恒定转矩调速;在额定转速以上运行时,保持电枢电压恒定,可用改变励磁的方法实现恒功率调速。
采用转速、电流双闭环直流调速系统可获得优良的静、动态调速特性。
因此,20 世纪80 年代以前,在变速传动领域中,直流调速一直占据主导地位。
近几年来,科学技术的迅速发展为交流调速技术的发展创造了极为有利的技术条件和物质基础。
交流电动机的调速系统不但性能同直流电动机的性能一样,而且成本和维护费用比直流电动机系统更低,可靠性更高。
目前,国外先进的工业国家生产直流传动的装置基本呈下降趋势,而交流变频调速装置的生产大幅度上升。
以日本为例,1975 年在调速领域,直流占80 %, 交流占20 %;1985年交流占80 %, 直流占20 % 。
到目前为止,日本除了个别的地方还继续采用直流电机驱动外,几乎所有的调速系统都采用交流变频装置。
在异步电动机调速方法中，变压调速是异步电机调速方法中比较简便的一种。
当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。
为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机。
调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压器（TVC）等几种。
晶闸管调压方式为最佳。
目前，交流调压器一般用三对晶闸管反并联或三个双向晶闸管分别串接在三相电路中，主电路接法有多种方案，用相位控制改变输出电压。
调压调速一般适用于100KW以下的生产机械。
总之，随着现代新技术的发展，电气传动控制技术的发展极为迅速，控制手段不断更新，控制方式日趋优化，其控制技术和装置已成为现代生活的组成部分。
全新的数控技术已经使调速技术更加完善，更加以人为本，使控制技术更加先进合理，这种整体的组合将会带来很大的经济效益和社会效益。
第2章异步电动机的组成及工作原理2.1 概述本次设计主要是综合应用所学知识，设计异步电动机调压调速系统，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。
能够较全面地巩固和应用“异步电动机交流调速”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握Matlab语言设计的基本方法。
应用场合: 应用异步电动机调压调速系统，一般工业场合以及特殊伺用机床。
系统功能介绍:本系统以三相异步电动机的转速为被控对象，根据工业场合的具体需要，调节定子电压对电动机进行无级调速。
2.2异步电动机调压调速系统的组成交流调压调速是一种比较简便的调速方法。
常见的异步电动机调压调速系统由以下六大基本部分组成：转速调节器（ASR）、触发装置（GT）、晶闸管交流调压器（TVC）、测速发电机（TG）、软启动器以及三相异步电动机（M）。
这里主要介绍三相异步电动机（M）的结构和工作原理。
2.2.1 三相异步电动机异步电动机又称感应电动机,是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电动机。
异步电动机按照转子结构分为两种形式:有鼠笼式、绕线式异步电动机。
作电动机运行的异步电机。
因其转子绕组电流是感应产生的，又称感应电动机。
异步电动机是各类电动机中应用最广、需要量最大的一种。
在中国，异步电动机的用电量约占总负荷的60％多。
交流电动机，特别是鼠笼型异步电动机，结构简单，成本低，维护方便，而且坚固耐用，惯量小，运行可靠，对环境要求不高，因此在工农业生产中得到了极广泛的应用。
其突出的优点是：电机制造成本低，结构简单，维护容易，可以实现高压大功率及高速驱动，适宜在恶劣条件下工作，并能获得和直流电机控制系统相媲美或更好的控制性能。
异步电动机的转子绕组不需与其他电源相连，其定子电流直接取自交流电力系统；与其他电机相比，异步电动机的结构简单，制造、使用、维护方便，运行可靠性高，重量轻，成本低。
以三相异步电动机为例，与同功率、同转速的直流电动机相比，前者重量只及后者的二分之一，成本仅为三分之一。
和直流电机一样，三相异步电动机主要也由静止的定子和转动的转子两大部分组成。
定子与转子之间有—个较小的气隙。
异步电动机的定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。
2.3 异步电动机调压调速系统的工作原理异步电动机调压调速工作原理：当异步电动机电路参数不变时，在一定转速下，异步电动机的电磁转矩T M与定子电压U1的平方成正比。
因此，改变定子外加电压就可以改变其机械特性的函数关系，从而改变异步电动机在一定输出转矩下的转速。
异步电动机的电磁转矩为：它表明，当转速或转差率一定时，电磁转矩与电压的平方成正比。
这样不同电压下的机械特性如图2.1所示图2.1 异步电动机在不同电压下的机械特性2.3.2 异步电动机调压调速系统的结构原理图异步电动机调压调速系统结构原理图如下：图2.2 开环调压调速系统结构图第3章 异步电动机调压调速系统3.1 调速简介调速就是在一定的负载下，根据生产的需要人为的改变电动机的转速。
这是生产机械经常向电动机提出的要求。
调速性能的好坏往往影响到生产机械的工作效率和产品质量。
变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n =60 f （1-s ）／p ，（式中n 、f 、s 、p 分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。
3.2 电动机的调速指标：（1）调速范围：电动机在满载（电流为额定值）情况下所能得到的最高转速与最低转速之比称为调速范围，用D 表示，即例如4：1，10：1等。
不同生产机械要求的调速范围各不相同。
（2）调速方向：调速方向指调速后的转速比原来的额定转速（基本转速）高还是低。
若比基本转速高，称为往上调，比基本转速低，称为往下调 。
（3）调速平滑性：调速的平滑性由一定调速范围内能得到的转速级数来说明。
级数越多，相邻两转速的差值越小，平滑性越好。
如果转速只能跳跃式的调节，例如只能从3000 r/min 一下调节到1500 r/min ，再又调节到1000 r/min 等，两者中间的转速无法得到，这种调速称为有级调速。
如果在一定的调速范围内的任何转速都可以得到则称为无级调速。
无级调速的平滑性当然比有级调速好。
平滑的程度可用相邻两转速之比来衡量，称为平滑系数即1-=i i n n σσ越接近于1，平滑性越好。
无级调速时σ=1，平滑性最好。
（4）调速稳定性：调速的稳定性是用来说明电动机在新的转速下运行时，负载变化而引起转速变化的程度，通常用静差率来表示。
其定义为：在某一机械特性上运行时电动机有理想空载到满载时的转速差与理想空载转速之百分比，即δ越小，稳定性越好。
（5）静差率与机械特性的硬度有关机械特性的硬度的定义为α越大，转矩变化时，n变化的程度就越小，机械特性就越硬，静差率δ就越小，稳定性就越好。
静差率还与理想空载转速n0的大小有关。
例如两条平行的机械特性硬度相同，%1000⨯-=nnnfδ中的n-nf相同，由于n不同，它们的δ就不同，n0大的，δ小，n小的，δ就大。
生产机械在调速时，为保持一定的稳定性会对静差率提出一定的要求。
静差率还会对调速范围起到制约的作用，因为如果调速时所得到的最低转速下的δ太大，则该转速的稳定性太差，便难以满足生产机械的要求。
（6）调速时的允许负载：电动机在各种不同转速下满载运行时，如果允许输出的功率相同，则这种调速方法称为恒功率调速；如果允许输出的转矩形同，则这种调速方法称为恒转矩调速。
那么对于三相异步电动机来说，由于所以三相异步电动机的调速方法可以分为两大类：一类是通过改变同步转速n0来改变转速n，具体方法有变极调速（改变p）和变频调速（改变f1）；另一类是通过改变转差率s来实现调速，这就需要让电动机从固有特性上运行改为人为特性上运行，具体方法有变压调速（改变U1），转子电路串电阻调速（改变R2），等等。
3.3 晶闸管交流调压器（TVC）结构图如图3.1：图3.1 晶闸管交流调压器晶闸管单相交流调压器，把三对反并联的晶闸管与负载相串联，然后接到交流电源上，通过控制晶闸管的导通角，调节负载上的电压和功率，这一装置称为晶闸管交流调压器。
晶闸管交流调压器在电炉的温度控制、舞台的灯光控制及中小功率异步电动机的转速调节中得到广泛应用。
交流调压器的输出仍是交流电压，因此它可以通过变压器再进行调压，但是它的输出电压波形与自耦式或感应式交流调压器不同，不再是正弦波形。
其中谐波分量较大，功率因数也较低（与导通角有关）。
交流调压器的晶闸管控制通常采用：通断控制和相位控制在交流调压器中，应用得较多的是相位控制，故下面主要介绍以相位控制的交流调压器。